你的位置:首頁(yè) > 互連技術(shù) > 正文

詳解電阻串DAC架構(gòu)原理

發(fā)布時(shí)間:2018-07-30 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】電阻串 DAC 有時(shí)被稱為 Kelvin 分壓器或 Kelvin-Varley 分壓器(以其發(fā)明者命名),是用于 DAC 設(shè)計(jì)最直接的方法之一。最簡(jiǎn)單的電阻串 DAC 只是一系列相同尺寸的電阻器和每個(gè)電阻器之間的接點(diǎn)。

電阻串 DAC 有時(shí)被稱為 Kelvin 分壓器或 Kelvin-Varley 分壓器(以其發(fā)明者命名),是用于 DAC 設(shè)計(jì)最直接的方法之一。最簡(jiǎn)單的電阻串 DAC 只是一系列相同尺寸的電阻器和每個(gè)電阻器之間的接點(diǎn)。適當(dāng)?shù)慕狱c(diǎn)可根據(jù)應(yīng)用于 DAC 的數(shù)字代碼切換至輸出緩沖器。這種有限開(kāi)關(guān)活動(dòng)可產(chǎn)生極低的干擾能量。在理想情況下,每個(gè)電阻器都會(huì)針對(duì)等于 1 LSB 的參考電壓產(chǎn)生壓降。下圖是該架構(gòu)的簡(jiǎn)單說(shuō)明。

 
 
隨著電阻串 DAC 中分辨率的提高,設(shè)計(jì)所需的電阻器數(shù)量也在呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。一個(gè) n 位電阻串 DAC 需要 2n 個(gè)電阻器,因此高分辨率電阻串 DAC 通常需要大型 IC 封裝。這就意味著 16 位 DAC 需要 65,536 個(gè)電阻器,18 位需要 262,144 個(gè),而 20 位則需要 1,048,576 個(gè)電阻器!級(jí)聯(lián)分段技術(shù)有時(shí)可用來(lái)減少所需的電阻器數(shù)量,但對(duì)于我們的用途而言,我們將不考慮分段技術(shù),因?yàn)榧词箤?shí)施了分段,架構(gòu)趨勢(shì)在應(yīng)用層面也更傾向于實(shí)用。
 
每個(gè)電阻器值的精確度可直接決定線性度。如果電阻串中任何一個(gè)電阻器的值不合適,我們就會(huì)在代碼轉(zhuǎn)換時(shí)發(fā)現(xiàn)相對(duì)于該電阻器的不良微分非線性度 (DNL)。此外,所有后續(xù)代碼的積分非線性度 (INL) 也會(huì)因?yàn)椴黄ヅ涠a(chǎn)生失調(diào)。由于典型電阻串 DAC 設(shè)計(jì)中的電阻器數(shù)量龐大,我們不可能對(duì)每個(gè)電阻器都進(jìn)行調(diào)整,因此只能接受一定程度上的 DNL 誤差。然而,仍然必須維持良好的 INL 性能,因此可經(jīng)常對(duì)各組電阻器實(shí)施區(qū)域化調(diào)整,以避免調(diào)整每個(gè)電阻器,其在以下 INL 圖中呈“階梯”狀。
 
 
電阻串 DAC 的一個(gè)額外優(yōu)勢(shì)是:從參考輸入看,除了在瞬間代碼轉(zhuǎn)換階段外,輸入阻抗都可保持恒定。其它數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)(尤其是 SAR ADC)具有動(dòng)態(tài)加載條件,需要一個(gè)參考緩沖器,而電阻串 DAC 就沒(méi)這個(gè)必要。然而一般來(lái)說(shuō),應(yīng)該對(duì)任何參考進(jìn)行緩沖,尤其是在輸入/輸出隨高頻率變化時(shí)。還需要重點(diǎn)關(guān)注的是參考等效輸入阻抗通常都非常高,可使大多數(shù)電阻串 DAC 具有極高的電源效率。
 
電阻串 DAC 設(shè)計(jì)最終、最微妙的元件是位于串電阻器及接點(diǎn)之前的分壓器。該電阻器電阻等于串中其余電阻器的等效阻抗,能有效將參考輸入減半。這樣做的目的是降低輸出緩沖器的共模輸入要求,并在實(shí)現(xiàn)良好性能的同時(shí)幫助保持低成本。為了對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償,輸出緩沖器一般采取 2 倍的非反相增益,盡管有時(shí)反饋電阻器通過(guò)數(shù)字控制實(shí)現(xiàn)不同增益。
 
電阻串 DAC 需要記住的幾個(gè)特性:
 
·簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)低成本;
 
·低干擾能量;
 
·固有的單調(diào)性;
 
·低功耗。
 
電阻串 DAC 通常可在便攜式電池供電應(yīng)用中找到用武之地,充分發(fā)揮其低功耗優(yōu)勢(shì)。此外,電阻串 DAC 還適用于可充分利用其固有單調(diào)特性的閉環(huán)控制系統(tǒng)等應(yīng)用,以及各種低成本應(yīng)用,在該應(yīng)用中 DAC 只為系統(tǒng)提供一些校準(zhǔn)特性,而不會(huì)像我們?cè)谄渌?DAC 應(yīng)用中可能看到的那樣,擔(dān)任“主角”。
 

 
推薦閱讀:
奧托尼克斯:以創(chuàng)新引領(lǐng)自動(dòng)化時(shí)代,用服務(wù)帶來(lái)便捷生活 
2018人工智能與智能汽車(chē)創(chuàng)新峰會(huì)在京成功舉行 
詳讀無(wú)需光耦合器的反激式DC/DC 控制器 
Y電容的幾種接法
解析電源PCB結(jié)構(gòu)的主要進(jìn)化路線
要采購(gòu)電阻器么,點(diǎn)這里了解一下價(jià)格!
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書(shū)下載更多>>
熱門(mén)搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉